浅谈混凝土箱涵产生裂缝的原因

浅谈混凝土箱涵产生裂缝的原因当钢筋混凝土箱涵用作疏水工程或地下通道工程时，要求具有足够的强度和良好的防水性能。从结构上看，施工并不困难。但要满足设计要求，达到优良工程的质量标准，并非易事。特别是对钢筋混凝土箱涵易出现裂缝的问题，应引起足够的重视。在金牛山庄道路箱涵工程在施工过程中，出现了侧墙裂缝的问题。1、工程概况金牛山庄道路箱涵位于长沙河西金牛岭附近，为金牛山庄道路工程的上为保证水塘向下排水需要设置。箱涵设计为现浇双孔钢筋混凝土结构，混凝土标号为C25，采用商品砼，单孔断面：净宽×净高＝3.2×2.4（m），墙为0.35m、底板、顶板厚度均为0.5m，全长约10m，共一节，工程地处长沙河西的山地，地表为农田和水塘。地基顶面设计标高为3m，处冲积层粘土及强风化岩交接部位。冲积层粘土属中压缩性土。工程在2003年12月至施工。2施工方案（1）基坑开挖深度约6m。采用一台挖掘机开挖，自卸汽车运土。基坑边坡坡度1∶1.2。（2）采用竹夹板模板，钢架管支撑。模板经过设计后，在现场制作安装。两模板之间用对拉螺栓连接。对拉螺栓用Φ12的钢筋制作（中间设止水钢板），上下左右间距均为85cm。（3）箱涵混凝土采用商品混凝土。分两次浇注，先浇注底板混凝土，后浇注侧墙和顶板混凝土。施工缝设在底板以上30cm处，缝中安装镀锌钢板止水片（见图2箱涵横截面示意）。（4）施工的重点是后浇部分，而后浇部分的施工重点是侧墙混凝土浇注。后浇部分的侧墙深度为2.1m，且顶板钢筋密布，浇注振捣十分困难。混合料用串筒送入模板中，每间隔1．5m移动一次串筒。串筒处的顶板钢筋先不绑扎，便于安放串筒。待侧墙混凝土浇注完毕后，再绑扎钢筋。（5）侧墙混凝土以50cm的层厚逐层浇注。混合料从一端向另一端均匀地送入模板中，定人定位用插式振动棒振捣。每层均按先边墙，后中墙，再另一边墙的顺序，依次轮流浇注振捣。（6）侧墙浇注完成后，紧接着浇注顶板混凝土。从一端向另一端一次浇注成形。（7）在顶板最后一道收浆后，用麻袋覆盖，人工浇水养护14d。（8）非承重模板3d后拆除，承重模板14d后拆除。3裂缝发现于控制措施为保证箱涵施工质量，以便总结经验，确定合理的施工方案。使用材料如下。混凝土：搅拌站距施工现场5km。砂石：砂石材料质量检验结果见表1。42.5级水泥：，质量检验合格。粉煤灰：质量检验合格。外加剂：质量检验合格。钢筋：涟钢产，质量检验合格。分两次浇注箱涵混凝土，在底板以上30cm处设施工缝。先浇注底板和30cm高的侧墙，相隔5d后浇注侧墙和顶板混凝土。养护3d后，拆除外模板。通过对箱涵表面进行检查，发现箱涵侧墙在施工缝以上每隔3m～7m有一条竖向长3m左右的裂缝。缝宽0．1mm～0．3mm贯穿整个墙厚。裂缝位置的分布，三侧墙均不相同。每条裂缝的宽度也不一样。但每条裂缝的长度基本相同。都是起于施工缝处，止于侧墙与顶板相交处。施工缝处裂缝较宽，向上逐渐变窄，最后在与顶板相接处消失。控制措施（1）根据现场气候情况和材料现状，每天早中晚、雨后都要对砂石材料抽样检测。根据检测结果，及时调整配合比将粉煤灰用量增加到51kg，在满足施工和易性的条件下，将水灰比降至0．55。（2）控制了混凝土搅拌时间，规定搅拌时间2min，不能过短，也不能过长。搅拌时间短，混合料拌合不均匀；时间过长，会破坏材料的结构。如砂石材料被磨损，混凝土配合比被改变等。（3）将竹模板更换为钢模板，以利散热。尽量缩短底板混凝土与侧墙混凝土浇注的间隔时间。在底板混凝土浇注完成后，2d~3d之内浇注侧墙混凝土。这就要求钢筋、模板工序改进操作方法，连续作业。（4）在温度比较高的中午时间浇注混凝土，降低混凝土的入模温度。确保入模温度控制在20℃以内。采用降温、缓凝等措施降低水化热引起的温度上升，将混凝土内的温度控制在40℃以内。（5）现场振捣按部位责任到人，防止漏振、少振现象。底板、顶板浇筑速度可适当加快，而侧墙浇注速度不易过快。一般控制在25m3／h，分层振捣，每层厚30cm。混凝土浇注时的倾落高度控制在2m以内。均匀出料，均匀放料，不能堆积成堆，以免发生离析现象。振捣完成，通过检查后，再浇注上一层混凝土。（6）改变了混凝土养护方法，设置了专人负责喷水。在浇注混凝土时就开始向模板上连续不断地喷水。由于水泥在水化过程中产生很大的热量，在浇注过程中向侧墙模板喷水散热，以免混凝土由于温度过高，体积膨胀过大，在冷却后体积收缩过大。顶板在最后一道收浆后，用草袋覆盖后洒水。养护时间14d。由于采取了有效措施，加强了各个环节的控制与管理，消除了箱体侧墙裂缝产生的原因，施工进展顺利。竣工验收被评为优良工程。正式投入使用以来，运行情况良好。4裂缝原因分析（1）对商品混凝土进行调查、分析通过对材料进行抽样检验，没有发现质量问题。混凝土搅拌站距现场不到5km，混凝土运输与等候时间之和约为15min～25min，现场测定混凝土的坍落度为10cm～14cm，符合规范要求。又对混凝土试块进行抗压、抗渗试验，均符合质量要求，混凝土不存在质量问题。（2）检查地基承载力情况基底土质为粘土，开挖基坑后，由勘测院取三处土样进行试验，允许承载力分别为0．253MPa，0．276MPa，0．297MPa，都能满足设计要求。经计算，箱体对土基的作用力为0．048MPa。该段范围内没有软土地基。箱涵两侧按规定设有排水边沟和积水井，用水泵及时抽出积水。因此，人工浇水养护不会对地基产生影响。通过以上分析，地基承载力满足要求，不会产生不均匀沉降。对箱涵顶面四个角点的水平监测，也没有发现有下沉现象。（3）对支架进行检查防止因支撑不牢，混凝土在没有达到一定强度时，箱体产生位移，使混凝土产生过大的剪应力而开裂。模板内支架为钢架管支架，底下设置垫板。经检查，没有发现损坏、滑移等现象。（4）由人工运送混凝土先浇注底板混凝土计89m3，相隔5d后，再浇注侧墙及顶板混凝土计160m3。混凝土入模温度为8℃～25℃，凝结过程中的最高温度为35℃。浇注速度35m3／h，人工操作插式振动棒振捣。在顶板混凝土收浆后，用草袋覆盖，人工浇水养护。根据以上资料，排除了混凝土质量，地基承载力，支架水平移动因素对混凝土裂缝的影响，最有可能的是混凝土收缩及温度应力引起的裂缝。箱涵混凝土分两次浇注，底板浇注后，对施工缝进行凿毛、清理，再绑扎侧墙、顶板钢筋，安装模板。5d后浇注侧墙及顶板混凝土。由于浇注混凝土是在上午进行，气温低。由人工送入模板中振捣，浇注速度慢，水泥在水化过程中释放出大量热量，积聚在混凝土中，使混凝土体内的温度最高达到了45℃，而环境温度白天15℃左右，夜间8℃左右。最大温差达37℃，导致混凝土体积收缩过大。而在收缩时，遇到先期浇注的底板混凝土和结构钢筋的约束，不能形成整体收缩，在侧墙混凝土中产生巨大的拉应力，从而导致箱涵侧墙被拉裂。5结语5.1裂缝是钢筋混凝土箱涵致命的质量问题。特别是用作地下通道或疏水工程的箱涵，一旦裂缝，很难修复。虽然现在有各种补缝措施，但效果并不理想。如某地下人行通道，由于裂缝漏水，无法使用。经过几次修补仍不尽人意。5.2影响钢筋混凝土箱涵裂缝的原因很多，其中温度应力为主要因素。在施工实践中，要根据工程所处的环境条件，认真分析每一个影响因素，采取相应的对策和措施，钢筋混凝土箱涵施工裂缝是可以控制的。